ATP1A1

在一项新的研究中，来自美国怀特海德研究所和布罗德研究所的研究人员利用一种新颖的、集合的、基于成像的筛选方法系统性地评估了5000多个人类必需基因的功能。他们的分析利用CRISPR/Cas9来敲除基因活性，并形成了一种首创的资源，能够通过空间和时间分辨率了解和可视化观察基因在一系列细胞过程中的空间和时间分辨率。他们的研究涵盖了超过3100万个细胞，包括数百个不同参数的定量数据从而能够预测基因如何工作和共同运作。相关研究结果于2022年11月7日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“The phenotypic landscape of essential human genes”。论文共同通讯作者、怀特海德研究所成员Iain Cheeseman说，“在我的整个职业生涯中，我一直想看看当一个必需基因的功能被消除时，细胞中会发生什么。如今，我们可以做到这一点，不仅仅是针对一个基因，而是针对在培养皿中分裂的人类细胞中的每一个重要的基因，这是非常强大的。我们所创建的资源不仅会使我们自己的实验室受益，而且会使世界各地的实验室受益。”必需基因控制着细胞生存所需的基本功能（转录、mRNA剪接、翻译、囊泡转运、DNA复制、细胞分裂等）。系统性地破坏这类基因的功能并不是一个新概念，但传统方法受到各种因素的限制，包括成本、可行性和完全消除必需基因活性的能力。Cheeseman和他的同事们与论文共同通讯作者、布罗德研究所的Paul Blainey及其团队合作，确定并实现这一雄心勃勃的联合目标。Blainey团队开创了一种新的基因筛选技术，该技术结合了两种方法---大规模的、集合的、使用CRISPR/Cas9的基因筛选和细胞成像---以揭示定性和定量差异。此外，与其他方法相比，该方法价格低廉，并可使用市面上的设备进行操作。Blainey说，“我们很自豪地展示了与怀特海德研究所的Cheeseman实验室合作，用低成本的成像检测方法以令人难以置信的分辨率可视化观察细胞过程。很明显，这只是我们方法的冰山一角。根据更详细的表型数据将遗传扰动联系起来的能力对于未来的许多研究领域来说是迫切需要的，而且如今对许多领域的研究都是可行的。”Cheeseman补充说，“进行集合细胞生物筛选的能力只是从根本上引起了技术变革。你让两个细胞相邻，因此你对它们是否相同进行统计学意义上的计算的能力就高得多，你可以分辨出非常小的差异。Cheeseman、Blainey、论文共同第一作者Luke Funk和Kuan-Chung Su以及他们的同事们评估了一种人类细胞系中5072个必需基因的功能。他们在这种筛选中分析了这些细胞中的四种标志物---DNA；DNA损伤反应，即一种检测和应对受损DNA的关键细胞途径；两种重要的结构蛋白：肌动蛋白和微管蛋白。除了他们的初步筛选之外，这些作者还进行了较小的后续筛选，着重关注参与细胞分裂（也称为“有丝分裂”）的大约200个基因。这些基因在他们的初步筛选中被确定为在有丝分裂中发挥了明确的作用，但以前并没有与该过程相关。这些数据通过一个名为Vesuvius的配套网站提供，为其他科学家研究他们感兴趣的基因的功能提供了资源。图片来自Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.10.017。Cheeseman说，“我们在这些细胞上收集了大量的信息。比如，对于这种细胞系的细胞核，不仅仅是它的染色有多亮，而是它有多大有多圆，它的边缘是光滑的还是凹凸的？计算机真地可以提取大量的空间信息。”从这些丰富的多维数据中，这些作者的研究工作为筛选中分析的每个必需基因提供了一种细胞生物学“指纹”。利用复杂的计算聚类策略，他们可以将这些指纹相互比较，并构建必需基因之间的潜在调节关系。由于他们的数据证实了多种人们已经知道的关系，它可以被用来自信地对那些功能未知的和/或与其他基因的相互作用未知的基因进行预测。这些作者的筛选数据中出现了许多值得注意的发现，包括一项令人吃惊的与离子通道有关的发现。两个在有丝分裂（特别是在染色体的适当分离中）中的作用而被确认的基因---AQP7和ATP1A1。这两个基因编码膜结合蛋白，将离子运入和运出细胞。Cheeseman，“在我研究有丝分裂的所有年头里，我从未想象过离子通道会参与其中。”他补充说，“我们真的只是从我们的数据中挖掘出皮毛。我们希望其他人不仅能从中受益，而且还能在此基础上有所发展。”参考资料：Luke Funk et al. The phenotypic landscape of essential human genes, Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.10.017.

CSEV2022坚持精品办会的理念，邀请了国际细胞外囊泡学会(ISEV）以及国内本领域杰出专家对细胞外囊泡研究的最新成果、研究趋势以及面临挑战展开深入交流。 本次大会邀请到中国研究型医院学会周先志副会长、国际细胞外囊泡学会ISEV 主席Edit Buzás教授和CSEV主任委员王前教授为大会做开幕致辞。同时CSEV副主委郑磊教授对Wiley杂志社新期刊《Interdisciplinary MEDICINE》进行介绍，开拓了中国EV与相关交叉医学研究的宣传平台与发声阵地。 CSEV2022坚持精品办会的理念，邀请了国际细胞外囊泡学会(ISEV）以及国内本领域杰出专家对细胞外囊泡研究的最新成果、研究趋势以及面临挑战展开深入交流。本次大会展开主会场大会报告和12个分论坛，实现多学科交叉合作、各系统深度对话，搭建以“交叉”、“融合”为特点的高质量细胞外囊泡学术交流平台。 大会报告 大会报告大咖云集，精彩纷呈。中国科学院唐本忠院士系统介绍了基于聚集诱导发光的诊疗一体化系统在生物医学领域的应用研究。南方医科大学珠江医院王前书记深入介绍了细胞外囊泡作为生物标志物的研究及应用进展。南京大学生命科学院张辰宇院长重点讲述了细胞外RNA与第三代体内自组装RNAi药物递送系统的应用基础研究。中山大学肿瘤防治中心康铁邦教授深入解析了细胞外囊泡在肿瘤微环境中的重要作用。东南大学医学院院长刘必成院长全面总结了细胞外囊泡在肾脏病治疗中的应用研究现状。天津医科大学总医院康春生教授重点展示了可以增强胶质瘤TMZ化疗敏感性的多靶标药靶。 “ISEV走进中国”国际EV论坛由ISEV科学会议执行主席Metka Lenassi开幕致辞。ISEV前任主席Clotilde Théry教授对EVs异质性及其在来源细胞、靶细胞中分子作用和临床治疗生物标志物潜能进行了系统介绍。ISEV现任主席Edit Buzás教授进一步探究了EVs的异质性和复杂性，并对不同的EVs外膜分子进行了介绍。ISEV科学会议执行主席Metka Lenassi教授则着重介绍了其对细胞外囊泡EVs DNA成分（evDNA）的探究。ISEV第一任主席、Journal of Extracellular Vesicles (JEV)主编Jan Lötvall教授着重介绍了不同来源的EVs，包括间充质干细胞EVs，工程化HEK293细胞EVs，及细菌来源EVs (又称Outer Membrane Vesicles,OMVs) 在抗炎治疗中的应用潜力。此次国际论坛还举办了“Online roundtable: CSEV-ISEV globalizing EV research”特约线上圆桌讨论会，邀请ISEV执行委员会成员与16位CSEV专家组成员共同参加，为未来如何加强CSEV和ISEV合作、推进中国EVs研究出谋划策。 “Online roundtable: CSEV-ISEV globalizing EV research” CSEV参会者 微生物囊泡工作组成立&尿液EV工作组成立 微生物囊泡研究与应用论坛 南方医科大学南方医院郑磊教授系统介绍微生物细胞外膜囊泡在微生物与宿主之间的免疫调控作用及在疾病诊疗中的潜在应用价值，为微生物细胞外膜囊泡在人体健康的调控作用研究提供新的视野。上海交通大学医学院附属仁济医院李敏教授重点强调了囊泡是细菌分泌的疏水性抗菌分子发挥活性的必要形式，囊泡包裹的策略可以对该分子实现高度的浓缩、长途运输以及与靶细菌的膜融合。中南大学湘雅医院谢辉教授详细说明了多种细胞外囊泡介导的“骨内代谢调控”及“骨与其他器官跨器官代谢调控”模式。南方医科大学深圳医院陈烨教授深入阐述微生物来源的细胞外囊泡在细菌毒力保持、免疫逃逸、细菌间物质运输、宿主细胞免疫调节、宿主转录基因调节、耐药性等方面的作用，以及可能对人体健康和疾病有很大的影响。同时本次会议成立了微生物囊泡专家工作组，共同推进微生物囊泡在我国健康领域的转化和应用。 神经EV研究与应用论坛 中山大学附属第一医院裴中教授全面介绍了外泌体在神经退行性疾病（包括亨廷顿病、帕金森病及阿尔海默氏病）的诊治应用探索及其巨大前景。中山大学附属第七医院李志刚教授分享了阿尔茨海默病中细胞外囊泡通过ATP1A1诱导中性粒细胞脑浸润的机制研究。澳大利亚拉筹伯大学Lesley Cheng教授详细解读了ISEV第二任主席Andrew Hill教授团队神经退行性疾病外泌体生物标志物研究及通过大队列长期随访建立的新型早期筛查模型；亿航生物医药有限公司Frederic Li详细介绍了基于以上模型在中国开展的大规模多中心横断面研究。 EV分离检测新技术论坛 厦门大学颜晓梅教授详细介绍了基于纳米流式检测技术的细胞外囊泡脂膜标记、载药策略及折射率的单颗粒水平表征结果。南开大学刘定斌教授展示了其团队在过去五年围绕EV测量学所取得的研究成果。武汉大学口腔医院陈刚教授分享了磁性/荧光纳米标记技术在细胞外囊泡异质性研究中的应用。 尿液EV研究与应用论坛 上海大学生命科学院肖俊杰教授分享了细胞外囊泡在大气细颗粒物引发心功能紊乱中的作用及应用研究。南方医科大学南方医院周丽丽教授深入阐述了肾纤维化外泌体微环境的调控机制。东南大学医学院吕林莉教授详细介绍了尿液细胞外囊泡作为相关疾病生物标志物的重要价值及其临床转化过程中的挑战。同时本次会议成立了尿液EV专家工作组，共同推进尿液EV在我国健康领域的转化和应用。 EV与感染性疾病论坛 美国约翰霍普金斯大学江菱蕾博士提出基于细菌外膜囊泡的吸入式疫苗平台可以很好的解决疫苗出现的局限性问题。复旦大学基础医学院龙钢教授研究表明，来自丙型肝炎病毒感染细胞的EV表达丰富的丙型肝炎病毒囊膜蛋白，该蛋白能与抗丙型肝炎病毒中和抗体结合。EVS在中和抗体存在的情况下帮助丙型肝炎病毒和甲型肝炎病毒感染，但机制不同。南方医科大学南方医院黄依瑶博士从脑组织和体液多维度出发，利用高通量组学技术探讨了HIV感染及HAND中细胞外囊泡小RNA的变化及其潜在调控功能。南方医科大学南方医院刘春辰博士该研究基于液滴微流控技术开发了一种单囊泡分析仪（ExoStar），可以实现EVs数字化超灵敏检测，对特异EVs亚群实现精准分析。 EV组学分析论坛 温州医科大学刘飞教授全面介绍了一系列自主研发的细胞外囊泡分离与分析技术及应用研究。如全尺寸外泌体分析装置（EXOTIC）、金纳米双探针外泌体定量检测技术（nPES）、EXODUS外泌体分离装置、iTEARS技术及组学分析应用等。暨南大学张灏教授概述SEV中携带的RNA种类以及相关的RNA代谢和RNA载体的选择，并讨论SEV RNA的液体活检在肿瘤学中的潜在用途，用于早期发现、评估肿瘤负担和治疗反应、监测微小残留疾病的复发和疾病进展。广州医科大学张灵敏教授展示了多种用于药物递送的人工细胞囊泡技术，以克服药物递送过程中的屏障，实现疾病的精准治疗。恩泽康泰时韦美总监探讨新兴外泌体组学技术应用和工程化外泌体助力外泌体临床转化可行解决方案。 EV与新材料论坛 中山大学戴宗教授全面介绍了细胞外囊泡的高效分离纯化、亚群分离、灵敏方便的检测技术，并探讨了细胞外囊泡在细胞内miRNA成像分析和药物递送方面的应用研究。江苏大学医学院张徐教授重点展示了工程化修饰中性粒细胞外泌体及其仿生囊泡的研究，为靶向治疗肿瘤提供新型、高效安全的药物递送工具。暨南大学何蓉蓉教授通过建立磷脂组学和氧化磷脂组学技术对外泌体的磷脂组成进行研究，发现外泌体的磷脂组成和氧化水平是外泌体治疗过程中的质量控制关键因素。中元汇吉沈志伟部长针对目前外泌体分类和分析技术手段欠缺的痛点和难点，为高效特异性外泌体富集方法提供新思路。 EV与中草药论坛 南京中医药大学乔宏志教授研究为常规服用柠檬水防治肾结石提供了实验证据。澳门大学王胜鹏教授团队近年来对姜黄、大蒜、沙棘等多种鲜药的囊泡进行了分离纯化和活性研究。以姜黄囊泡（TNVs）为例，TNVs为多种疾病的治疗提供了新的思路，有望实现临床转化，也为中药鲜药的开发奠定了科学基础。西安交通大学张明真教授研究发现植物外泌体样纳米囊泡生物相容性良好且可大批量分离提取，具有较好的临床应用前景。 EV机制研究论坛 中山大学寇晓星教授团队首次发现干细胞控制外泌体释放新机制，发现循环胞外囊泡从皮肤毛发代谢新途径。郑州大学郑一超教授研究发现LSTD1敲除后可促进T细胞的免疫应答从而起到抑制胃癌细胞生长，以及敲除LSTD1后的胃癌细胞外泌体可以促进T细胞的活化、增殖以及抑制免疫逃逸作用。此外LSD1抑制剂（化学物3s）可高效并可逆的以LSD1及PD-L1依赖性的形式激活T细胞抑制胃癌细胞增殖。 EV工程化与疾病治疗应用论坛 中山大学附属第一医院付清玲教授关于如何实现间充质干细胞来源小胞外囊泡（MSC-sEV）临床转化提出疑问并总结了目前国际及国内提出的有关MSC-sEV的一些指标标准建议，包括sEV的细胞来源、囊泡的标志物及各项特性指标。北京理工大学谢海燕教授利用改造的巨噬细胞囊泡靶向肿瘤，可以通过自身的相互激活，实现光动力，免疫治疗和化疗之间的三重相互协同增强，达到理想的诊疗效果。南方医科大学珠江医院易笑教授探讨了大规模提取与高效递送EVs的方法，改善EVs的提取效率和治疗效果，以克服EVs广泛应用于临床治疗的主要障碍，促进EVs疗法产业化。 本次CSEV2022大会“优秀青年学者论坛”，设置了青年学者论文汇报及优秀壁报展示环节，为细胞外囊泡研究领域青年科学家和青年学者提供广泛交流、展示自我的机会，鼓励青年学者与国内外专家沟通交流。共收到来自全国的77篇优秀论文稿件，其中南方医科大学南方医院、江苏大学以及南方医科大学中西医结合医院投稿文章数量最多，分别投稿8篇、6篇和5篇。 最后，本次会议还组织了青年学者优秀论文汇报及优秀壁报展示，评选出优秀论文18篇、优秀壁报10篇。我院师生在此次大会可谓收获满满，共计获得优秀论文一等奖1项、三等奖2项，优秀壁报3篇。充分展示了南方医院检验医学科团队在国内细胞外囊泡研究领域的学术水平。 优秀青年学者奖及优秀壁报评选结果： CSEV常务副主任委员郑磊教授进行闭幕致辞 最后，CSEV常务副主任委员郑磊教授以“献礼二十大，开启新征程”为主题进行闭幕致辞。感谢参与本次大会的全国各个领域的相关学者、专家！感谢中国研究型医院学会的支持！感谢参展商对本次大会的鼎力支持！期待明年大会再见！